摘 要

作为人类最大量使用的建设材料,混凝土今后的发展方向必然是既要满足现代人的要求,又要考虑环境的因素,减轻对地球的负荷,有利于资源、能源的节省和生态平衡。生态环境友好型混凝土(Environmentally Friendly Concrete)应运而生。生态环境友好型混凝土是指既能减少对地球环境的负荷,同时又能与自然生态系统协调共生,为人类构造舒适环境的混凝土材料。与传统混凝土相比，植生型生态混凝土虽然强度和耐久度有所降低，但是其连续及半连续多孔隙的结构特点，对调节生态平衡、美化环境景观、实现人类与自然的协调具有积极作用。

本课题主要研究新型生态混凝土的抗压强度，孔隙内碱环境及降碱方式等。通过掺加不同的掺合料和掺量来研究新型生态混凝土的强度以及pH，掺量分别为40%的粉煤灰，30%的粉煤灰，6%的硅灰和8%的硅灰，通过裹浆法制备生态混凝土，再通过TYE-2000C型压力试验机研究其抗压强度以及用溶出法测pH值。

本课题采用硫酸亚铁作为降碱材料，以及高羊茅、批碱草作为生态混凝土内试种植物。结果表明硫酸亚铁可以对生态混凝土孔隙内碱环境进行一定的改善，并且植物能够正常生长。

关键词：生态混凝土；强度；碱环境 ；掺量；pH值

目录

1 绪论 1

1.1 研究目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国内研究状况 1

1.2.2 国外研究现状 2

1.3植生型生态混凝土的特点 3

1.3.1植生型生态混凝土的优点 3

1.3.2植生型生态混凝土的缺点 3

1.4植生型生态混凝土的应用 3

1.4.1 河岸护坡 4

1.4.2增加城市绿色空间 4

1.5.植生型生态混凝土的分类 4

1.5.1孔洞植生型生态混凝土： 4

1.5.2孵设植生型生态混凝土： 4

1.5.3随机多孔植生型生态混凝土 5

1.6 目前研究存在的问题 5

1.6.1多孔与高强的矛盾问题 5

1.6.2多孔植被混凝土孔隙内碱环境改造问题 5

1.6.3生态混凝土由于结构特点易遭到侵蚀 5

1.7 本课题研究内容 6

1.8 技术路线 7

2 原材料及实验方法 8

2.1 原材料 8

2.1.1 水泥 8

2.1.2 水 8

2.1.3 石子 8

2.1.4粉煤灰 9

2.1.5 硅灰 10

2.1.6 植物种子 10

2.1.7 硫酸亚铁溶液 11

2.1.8 营养土 12

2.2 实验设备 12

2.2.1 模具 12

2.2.2 搅拌机 13

2.2.3 振实台 13

2.2.4 抗压强度试验机 14

2.2.5 电子天平 16

2.2.6 pH值测试笔 16

2.2.7 塑料桶 17

2.3 配合比设计 17

2.4 生态混凝土制备试验方法 18

2.4.1 材料的称取 18

2.4.2 搅拌 18

2.4.3 试件成型 18

2.4.4 脱模 19

2.4.5 混凝土试件的养护 19

2.5 生态混凝土抗压强度实验 19

2.6 生态混凝土孔内碱环境pH测定实验 20

2.6.1 实验准备 21

2.6.2 实验步骤 21

2.7 生态混凝土降碱实验 21

2.7.1 实验准备 21

2.7.2 实验步骤 21

2.8 生态多孔混凝土与植被品种的匹配及适应性试验 21

2.9 本章小结 22

3 实验与数据分析 23

3.1 孔内碱环境实验 23

3.1.1 实验方案 23

3.1.2 实验结果对比分析 24

3.2 抗压强度试验 24

3.2 抗压强度试验 24

3.2.1 实验方案 24

3.2.2 实验结果对比分析 27

3.3 生态混凝土降碱实验 27

3.3.1 实验方案 28

3.3.2 实验数据对比分析 29

3.4 生态多孔混凝土与植被品种的匹配及适应性试验 30

3.4.1 植被品种的选择 30

3.4.2 实验数据采集 31

3.5 本章小结 32

4 结论与展望 34

4.1 结论 34

4.2 展望 34

致谢 36

参考文献 37

1 绪论

1.1 研究目的和意义

水泥混凝土是目前世界上最多的人造材料，它给人们带来了文明与便利，但在这同时对环境也造成了很严重的污染。据资料统计，每年全世界的水泥掺量已经高达11.5亿吨，混凝土每年使用量约为70亿吨^[1]，目前城市的表面有百分之八十以上的面积已经被建筑物和混凝土路面覆盖，这种密实性的混凝土缺乏透气性与透水性，调节空气的温度、湿度能力差，使市区的温度比郊区和乡村高2℃-3℃，产生所谓的热岛效应^[2]~[3]。其性能极大的影响着地球环境，因此新型生态混凝土的研究与发展将极其重要。

进入80年代后期以来,生态环境的问题日趋严重,研究者们不得不重新考虑水泥混凝土及其科学的发展,除了水泥清洁生产,提高性能减少用量外,另一个重要的方面是这种材料能为环境作些什么？其中,扩大水泥的使用范畴,用水泥基胶凝材料来改造生态环境,如治理沙漠、治理湖泊、治理城市环境等。所以,胶凝材料必须突破传统建筑材料的范畴,发展环境友好型材料,走可持续发展之路。保护地球的环境,追求与大自然的和谐以及走可持续发展的道路成为全球共同关心的问题^[2]。

作为人类最大使用量的建筑材料,混凝土以后的发展方向必然是既要满足现代人的建设要求,又要考虑环境影响因素,减轻地球负担,有利于资源、能源的节省和生态平衡。生态环境友好型混凝土(Environmentally Friendly Concrete)应运而生。生态环境友好型混凝土是指既能减少对地球环境的负荷,同时又能与自然生态系统协调共生,为人类构造舒适环境的混凝土材料^[4]。相比较传统混凝土而言，生态混凝土虽然在强度和耐久性等方面有所不如，但是生态混凝土的连续、半连续多孔隙的结构特点，对调节生态平衡、改善自然环境、实现人类与自然相互协调具有非常可观的作用。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内研究状况

在我们国内，绿色混凝土的概念是由中国工程院院士吴中伟先生提出的，他指出了绿色高性能混凝土为今后混凝土的发展方向，开启了我国对生态混凝土研究的大门。

在21世纪初，我国在上海地区引进日本的植生型生态混凝土技术^[4]，为了验证此技术，我国在上海河道整治工程中进行了长约500米的河道施工试验，并且试验获得了一定的成果。

在2003年，三峡大学顺利开展进行了植生型生态混凝土在护坡方面的研究，该护坡植生型生态混凝土成功应用于三峡工程高陡岩石边坡护坡等多项工程^[4]。

我国对植生型生态混凝土的研究时间并不是很长，应用到工程的实例也是非常少的。混凝土技术的发展，很大程度上受混凝土材料发展的影响。粉煤灰的开发使用，矿渣微粉如硅粉等在混凝土中的掺入，为各种新型混凝土技术提供了发展的空间和未来。植生型生态混凝土可以改善城市环境，缓解城市压力，各个方面都有很重要的研究价值^[3]。